一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法技術

一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法。基于實際晶振頻率，進而能實現精確補償。電能表包括MCU、晶振和電源管理單元，包括以下步驟：補償量計算和對時鐘進行校正；所述補償量計算按以下流程進行：1）測量實際晶振在不同溫度下的頻率偏差；2）繪制溫度-頻率偏差曲線草圖，并找出轉折溫度T0；3）分別對T0兩側測得的頻率偏差進行曲線擬合，得出對應的曲率常數，4）按照流程3）的函數，形成一張溫度-頻偏函數表，根據實際環境溫度，即可通過所述溫度-頻偏函數表得到當前溫度下的頻偏值，作為實際環境溫度下對時鐘進行校正的補償量。本發明專利技術能根據實際晶振的誤差，得出精確的補償值，進而提高時鐘精度。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法。基于實際晶振頻率，進而能實現精確補償。電能表包括MCU、晶振和電源管理單元，包括以下步驟：補償量計算和對時鐘進行校正；所述補償量計算按以下流程進行：1）測量實際晶振在不同溫度下的頻率偏差；2）繪制溫度-頻率偏差曲線草圖，并找出轉折溫度T0；3）分別對T0兩側測得的頻率偏差進行曲線擬合，得出對應的曲率常數，4）按照流程3）的函數，形成一張溫度-頻偏函數表，根據實際環境溫度，即可通過所述溫度-頻偏函數表得到當前溫度下的頻偏值，作為實際環境溫度下對時鐘進行校正的補償量。本專利技術能根據實際晶振的誤差，得出精確的補償值，進而提高時鐘精度。【專利說明】—種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法
本專利技術涉及一種提高電能表MCU內置實時時鐘RTC (Real-Time Clock)精度的方法。
技術介紹
智能電能表作為電能計量和電費結算的計量產品，要求產品具有穩定精確的計量性能，保證用電、供電雙方的利益不受損害。目前智能電能表一般都具有分時、多費率電能表，對時間精確度的要求越來越高，而日計時誤差出現的問題也比較突出，國家電網公司2013年8月20日給電能表供應商發出的整改通知中在第2條“元器件環節”和第11條“設計、制造工藝環節”都重點提出了日計時誤差超差問題，要求重點整改。按照國家電網公司的智能電能表的技術規范要求，電能表的日計時誤差必須< ls/d。一般采用的實時時鐘有以下3種:(I)軟時鐘。由于晶振的不穩定性,軟時鐘對晶振質量的要求極高,出于成本考慮，電能表產品不可能采用價格高昂的晶振。(2)硬時鐘。硬時鐘同樣受到晶振穩定度的影響，如早期常用的RX-8025芯片，由于沒有溫度補償功能，因而時鐘準確度不高。后來的RX-8025T增加了溫補功能，時鐘精度較高，而且時鐘穩定度好，但成本較高，批量采購價為8元/只左右，2011年日本大地震后更是嚴重缺貨。(3)混合法，S卩MCU內置RTC。由于成本較低，同時可通過軟件對RTC誤差進行校正，采用MCU內置RTC目前已經成為電能表設計的首選方案，如何提高內置RTC的時鐘精度就顯得異常重要。中國專利CN102176112A提出了一種MCU內置RTC實時時鐘精確計時的方法；鄧乾中的碩士學位論文《自校準實時時鐘RTC的研究和設計》中雖然是針對硬時鐘設計提出的校正方法，但原理與中國專利CN102176112A提出的方法一樣，都是將晶振頻率隨溫度的偏差看作一條對稱軸平行于Y軸的拋物線，如圖6所示，這也是目前普遍采用的晶振頻率誤差模型，但與實際晶振頻率誤差有一定出入，因而校準的精度也會受到一定影響。該論文中記載“本設計采用了片上溫度傳感器與傳統RTC結合的方案，獲取片上溫度信息，并校準分頻鏈的數字校準方法，有效解決了實時時鐘的晶體振蕩器頻率隨溫度發生漂移的問題，可實現標準與非標準頻率的校準。”但該文獻中的補償數學模型采用了典型晶體溫度-精度曲線圖(該文中圖3-2所示，即本專利技術圖6所示)。由于實際晶振曲線與典型晶體溫度-精度曲線之間有一定的差異(實際晶振曲線如圖1所示)，這樣就會導致最終的補償量不能精確對頻率進行校準，最終導致計時仍會出現誤差。
技術實現思路
本專利技術針對以上問題，提供了一種在基于實際晶振頻率，進而能實現精確補償的提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法。本專利技術的技術方案是:所述電能表包括MCU、晶振和電源管理單元，所述電源管理單元通過供電電路連接電池和穩壓電源；包括以下步驟:補償量計算和對時鐘進行校正；所述補償量計算按以下流程進行:I)、測量實際晶振在不同溫度下的頻率偏差；2)、繪制溫度-頻率偏差曲線草圖，并找出轉折溫度Ttl ；3)、分別對Ttl兩側測得的頻率偏差進行曲線擬合，得出對應的曲率常數，3.1)、當IXTtl時，根據測量值擬合出溫度與頻偏函數的曲率常數K1值，3.2)、當TXTtl時，根據測量值擬合出溫度與頻偏函數的曲率常數K2值，3.3)、當 T=T0, Af 等于 Af0,得如下函數:【權利要求】1.一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法，所述電能表包括MCU、晶振和電源管理單元，所述電源管理單元通過供電電路連接電池和穩壓電源； 包括以下步驟:補償量計算和對時鐘進行校正； 其特征在于，所述補償量計算按以下流程進行: 1)、測量實際晶振在不同溫度下的頻率偏差； 2)、繪制溫度-頻率偏差曲線草圖，并找出轉折溫度Ttl； 3)、分別對Ttl兩側測得的頻率偏差進行曲線擬合，得出對應的曲率常數， 3.1)、當IXTtl時，根據測量值擬合出溫度與頻偏函數的曲率常數K1值， 3.2)、當TXTtl時，根據測量值擬合出溫度與頻偏函數的曲率常數K2值，3.3)、當 T=T0, Af 等于 Af0, 得如下函數:2.根據權利要求1所述的一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法，其特征在于，在所述供電電路中設有防電池鈍化電路；所述防電池鈍化電路包括電阻R1，模擬開關K1，所述電阻Rl —端和所述電池正極相連，所述電阻Rl另一端和所述模擬開關Kl 一端相連，所述模擬開關Kl另一端連接所述電池負極，所述模擬開關Kl處于常開狀態，所述模擬開關Kl的控制端接收所述MCU的一個I/O 口控制信號以控制通斷。3.根據權利要求2所述的一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法，其特征在于，所述電阻Rl取值為1-1.8ΚΩ。4.根據權利要求2所述的一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法，其特征在于，所述MCU內設防鈍化控制模塊，所述防鈍化控制模塊按以下方法控制所述模擬開關Kl的通斷， .1)、在15-30天內，未發生停電，所述MCU控制所述模擬開關Kl的I/O口發出高電平，使得所述模擬開關Kl導通，則電池開始短暫放電，導通時間為5-15分鐘；然后所述MCU的一個I/O 口發出低電平，使得所述模擬開關Kl斷開，則電池放電結束； .2)、在15-30天內，發生停電，所述MCU控制所述模擬開關Kl的I/O口一直發出低電平，使得述模擬開關Kl 一直處于斷開狀態。5.根據權利要求1所述的一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法，其特征在于，晶振的工作電壓為3.3V。【文檔編號】G01R35/04GK103499803SQ201310408138【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日 【專利技術者】潘建華, 郎干勇, 李香, 朱世林, 徐振偉, 吳靜, 王應嬈 申請人:揚州市萬泰電器廠有限公司本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高電能表MCU內置實時時鐘精度的方法，所述電能表包括MCU、晶振和電源管理單元，所述電源管理單元通過供電電路連接電池和穩壓電源；包括以下步驟：補償量計算和對時鐘進行校正；其特征在于，所述補償量計算按以下流程進行：1）、測量實際晶振在不同溫度下的頻率偏差；2）、繪制溫度?頻率偏差曲線草圖，并找出轉折溫度T0；3）、分別對T0兩側測得的頻率偏差進行曲線擬合，得出對應的曲率常數，3.1）、當TT0時，根據測量值擬合出溫度與頻偏函數的曲率常數K2值，3.3）、當T=T0，Δf等于Δf0，得如下函數：Δf=-k1(T-T0)2+Δf0T>T0Δf0T=T0-k2(T-T0)2+Δf0T<T0其中Δf0=fT0?32768Hz，fT0為轉折溫度下的實際頻率；4）、按照流程3）的函數，形成一張溫度?頻偏函數表，根據實際環境溫度，即可通過所述溫度?頻偏函數表得到當前溫度下的頻偏值，作為實際環境溫度下對時鐘進行校正的補償量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘建華，郎干勇，李香，朱世林，徐振偉，吳靜，王應嬈，
申請(專利權)人：揚州市萬泰電器廠有限公司，
類型：發明
國別省市：